Çevresel kirlilik şartlarının bentonit kilinin şişme/büzülme özelliklerine etkisi

Abstract

in ÖZET Yüksek Lisans Tezi ÇEVRESEL KİRLİLİK ŞARTLARININ BENTONİT KİLİNİN ŞİŞME/BÜZÜLME ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ MUHSİN YALÇIN Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Doç. Dr. Ahmet TUNCAN 1997, Sayfa 97 Bu çalışmada, çevresel kirlilik şartlan altında distilc su ile sıkıştırılmış hentonit kilinin şişme/büzülme özellikleri belirlenmiştir. Sıkıştırılmış aktif kil minerali içeren zeminler üzerine gerekli önlemler alınmadan inşaa edilen karayolu, demiryolu ve havaalanı kaplamaları, sulama kanalları, akaryakıt tankları, petrol horu hatları, istinat duvarları ve çöp depolama alanları gibi yapılarda mevsimsel ve çevresel kirlilik şartlarından dolayı önemli boyutlarda hasarlar meydana gelmekledir. Zeminde meydana gelen şişme olayının üst yapıda meydana getireceği hasarları azaltmak için zeminin değişik çevresel kirlilik şartlan altındaki şişme potansiyelinin ve şişme basıncının önceden belirlenmesi gerekmektedir. Özellikle suya doygun olmayan killi zeminlerin su emmeleri sonunda meydana gelen hacim artışı şişme potansiyeli olarak tanımlanmakta ve kil minerali cinsi, su muhtevası, zeminin kirlilik dununu ve kompaksiyon enerjisi gibi faktörlerle etkilenmektedir. Buharlaşmadan veya zemin içindeki sıvının azalmasından dolayı büzülme meydana gelmekte ve böylece /emin sıkışmaktadır. Yapılan çalışmaları iki bölümde toplayabiliri/. Birinci bölümde, sıkıştınlmış bentonit kilinin distile su, tuzlu su, çöp suyu ve gazyağı gibi çevresel kirlilik şartlan altındaki serbest şişme miktarı ve şişme basıncı belirlenmiştir. Öncelikle, bentonit kili standart kompaksiyon deneyine tabi tutularak optimum su muhtevası belirlendi. Optimum su muhtevasında proktor kalıbında hazırlanan numuneden 2 ayn numune ödometrc (konsolidasyon) hücresine alındı. Numunelerden birine 0.07 kg/cm2 düşey gerilme uygulanarak zamana bağlı şişme miktarı ölçülmüştür. Daha sonra ıslanma/kuruma çevrimleri uygulanarak bentonit kilinin Msmc/İHİ/ülme davranıştan belirlenmiştir. Diğer numune üzerinde ise, sıkıştınlmış bentonit kilinin şişme basıncı belirlenmiştir. Daha sonra ıslanma ve kuruma çevrimleri uygulanarak şişme/büzülme davranıştan belirlenmiştir. Hu deneyler herbir çevresel kirlilik şartlarında yapılmıştır. İkinci bölümde ise, bentonit kiline belirli oranlarda kireç ilavesi yapılarak bentonit kilinin şişme/büzülme özelliklerinin ıslahı yapılmıştır. Bentonit kili distile suda en yüksek kullunun sahipken, tuzlu suda en düşük kabarma potansiyeline sahip olduğu görülmüştür. Çünkü, yüksek tuz konsantrasyonunda denekler arasında agregasyon ve flokulasyon meydana gelmekte ve dolayısıyla kil (İaneleri daha a/ şişmektedir. Distile suda bentonit kili en yüksek kabarma basıncına sahipken, tuzlu suda en düşük kabamın hasııuına sahip olduğu belirlenmiştir. Bu sonuç, beklenildiği gibi fazla şişen zeminlerdeki şişme basıncının düşük olduğunu göstermektedir. Çöp suyu ve gazyağı şartlarında ise şişme özellikleri distile susa göre daha a/ oranda meydana gelmiştir. Deneysel çalışmalar sıkıştınlmış bentonitin herbir çevrimden sonra kabarma göstermiştir. Sıkıştınlmış benlonite belirli oranlarda kireç ilavesi sonucunda şişme ft/riliklrriiMk önemli derecede azalmalar görülmüştür. Anahtar Kelimeler : Bentonit, kireç, flnluılasşonlıı >»`. agregassımlu şapı. serbest şişme, şişme basıncı, distile su, tıı/lıı su, çöp mimi, ga/ş«£ı

IV ABSTRACT Master of Science Thesis THE EFFECT OF ENVIRONMENTAL POLLUTION CONDITIONS ON SWELL AM) SHRINK PROPERTIES OF BENTONITE CLAY MUHSİN YALÇIN Anadolu University Institute of Technical Sciences (Graduate School) Civil Engineering Division Supervisor : ASSOC. Prof. Ahmet TUNCAN 1997, Page 97 In this study, swell/shrink properties of compacted bentonit clay with distilled water were determined under environmental pollution conditions. Civil Engineering structures such as highway pavement, railway, airport pavament, irrigation channels, oil storage reservoirs, underground pipe lines, retaining walls and municipal landfills built on soils contained active clay minerals such as montmorillonitc arc subjected to large damages due to the seasonal changes and different environmental conditions. Swelling potential and swelling pressure of clays should be known under changing environmental conditions to reduce or prevent damages of the upper part or structures. When the unsaturated expansive clays absorb water, it swells. This is called swelling potential. Swelling potential of clays depends on some factors such as type of clay minerals, water content, properties of pollutants and compaction effort. Shrinkage of clays can occur when the expansive clays loose their moisture or water. This study can be divided into two groups. In the first group, environmental pollution effects such as distilled water, saline water, kerosene and municipal leachate on swelling potential and swelling pressure of compacted bentonite clay were determined. First of all, optimum moisture content of hentonitc clay was determined by using standart compaction test. Then, two samples prepared at optimum moisture content were placed in ocdomctcr test apparatus. Swelling potential was determined under 0.07 kg/cm2 pressure on one of the samples. Then, wet/dry' cycles were applied to detemine swell and shrink behavior of compacted bentonite clay. Swelling pressure was also determined by preventing swelling of bentonite clay on the other one. Then wet/dry cycles were applied to determine swell and shrink behavior of compacted bentonite clay. These experiments were conducted under each environmental pollutant. In the second group, lime was added to bentonite clay to improve swell/shrink properties of bentonite clay. While bentonite clay has the highest free swell in the distilled water, saline water has the lowest free swell among them. Because the aggregated and flocculated structures were occurcd between particules at high salt concentration. Therefore, clay particules swell less. While bentonite clay has the highest swelling pressure in the distilled water, saline water has the lowest swelling pressure among them. These results showed that swelling pressure of expansive clays whs high. Swelling properties of hcntouiic clay in kerosene and municipal Icachctc were less than ofdisillcd water. The experimental results showed that after each cycle,.swelling and shrinking behavior of compacted bentonite clas were decreased. Addition of lime showed that It's swelling properties was significantly reduced to bentonite clas. Keywords: Bentonite clay, lime, flocculated structure, aggregated structure, free swell, swelling pressure, distilled water, saline water, municipal leachate, kerosene